Проектирование продольного профиля трассы автомобильной дороги

Продольный профиль проектируется для обоих вариантов плана трассы автомобильной дороги.

Для построения продольного профиля поверхности земли по карте в горизонталях на всех пикетах и плюсовых точках определяют отметки с точностью до 1 см. Плюсовые точки должны быть назначены во всех местах изменения крутизны склона, на пересечениях трассы с дорогами и инженерными коммуникациями, логами суходолов, оврагами, ручьями и реками. Отметки дна пересекаемых оврагов и русел постоянных водотоков можно принять ориентировочно. Полученные отметки точек представляют в виде ведомости (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Ведомость отметок точек

В графе «Примечание» указывают положение точки: начало трассы, бровка обрыва, дно лощины, склон, хребет, урез воды и т.п.

По найденным отметкам строят продольный профиль поверхности земли по оси дороги. Построение и оформление продольного профиля выполняется в соответствии с ГОСТ 21.511-83.

Для нанесения проектной линии продольного профиля необходимы следующие основные данные: максимальный допустимый продольный уклон, минимальные радиусы вертикальных кривых; рекомендуемая (руководящая) рабочая отметка насыпи [2, таблица 19]; отметки контрольных точек.

Рекомендуемую рабочую отметку насыпи устанавливают из двух условий:

1) низ дорожной одежды должен возвышаться над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод (участки 3-го типа местности) и над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод (участки 2-го типа местности) должны выполняться требования [2, таблица 19];

2) в открытых местах, где возможны значительные снежные заносы, бровка земляного полотна в насыпи должна возвышаться над поверхностью снежного покрова на величину, обеспечивающую ее незаносимость [2].

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи по первому условию:

– для участков 3-го типа местности по увлажнению с высоким стоянием грунтовых вод

h_рек = h_гр.в – а i_об – H_гр.в ;

h_гр.в = h_д.о + h_{min г.в.};

– для участков 3-го типа местности с длительно (более 30 суток) стоящими поверхностными водами:

h_рек = h_в – а i_об + H_в ;

h_в = h_д.о + h_{min г.в.} ;

– для участков 2-го типа местности над поверхностью земли с необеспеченным стоком:

h_рек = h_з – а i_об ;

h_з = h_д.о + h_min.;

– на участках 1-го типа местности:

h_рек = h_д.о – а i_об ,

где h_гр.в ; h_в; h_з – возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, стоящих поверхностных вод, земли соответственно [2];

а – ширина обочины, м;

i_об – поперечный уклон обочины;

H_гр.в – глубина залегания грунтовых вод, м [2, рисунок 32];

H_в – глубина стоящих поверхностных вод, м;

h_д.о – толщина дорожной одежды, м;

h_{min г.в.} – минимальное допустимое расстояние от низа дорожной одежды до уровня грунтовых вод [2, таблица 19];

h_min – минимальное возвышение низа дорожной одежды над уровнем грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод и над поверхностью земли.

Для снегозаносимых участков рекомендуемая рабочая отметка по второму условию

h_рек = h_с +Dh ,

где h_с – толщина снежного покрова, м;

Dh – минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова, принимаемое 0,5–1,2 м в зависимости от категории дороги [2].

В расчет принимается наибольшая из двух условий рекомендуемая рабочая отметка.

Контрольными точками продольного профиля являются точки пересечения с автомобильными и железными дорогами, водотоками.

При пересечении дорог в разных уровнях контрольная отметка проектной линии

Н_к = Н_П ± Г ± С,

где Н_П – отметка проезжей части по оси пересекаемой автомобильной дороги или головке рельса железной дороги;

Г – габарит автомобильный (5 м для дорог I, II, III категорий и 4,5 м – IV и V категорий) или железнодорожный (5,55 м для неэлектрифицированных дорог и 6,40 м для электрифицированных);

С – высота пролетного строения путепровода; зависит от длины и конструкции пролетного строения, ориентировочно можно принять в пределах 0,8–2,1 м.

Знак «+» принимается в случае, если проектируемая дорога проходит над существующей дорогой, а знак «-» – под существующей.

При пересечении автомобильных дорог в одном уровне контрольная отметка проектной линии принимается равной отметке проезжей части по оси пересекаемой дороги. Если пересекается дорога более низкой категории, можно изменить ее высотное положение путем переустройства ее на подходах к пересечению и назначить контрольную отметку по условиям проектирования продольного профиля.

На пересечениях автомобильных дорог в одном уровне должна быть обеспечена видимость пересекающего направления на расстоянии видимости поверхности дороги [2, таблица 9], продольный уклон на этом расстоянии не должен превышать 40 ‰.

Пересечения и примыкания автомобильных дорог следует проектировать, исходя из категории пересекаемых дорог с учетом перспективной интенсивности и состава движения по отдельным направлениям. При проектировании следует учитывать возможность стадийного развития узла.

Пересечения и примыкания следует располагать на прямых участках или на кривых с радиусами не менее 2000 м на дорогах I-a, I-б, I-в и II категорий и с радиусами не менее 800 м на дорогах III и IV категорий.

Пересечения и примыкания в разных уровнях (транспортные развязки) следует предусматривать:

– на дорогах I-а, I-б с автомобильными дорогами всех категорий;

– на дорогах I-в категории с дорогами, расчетная интенсивность движения на которых превышает 1000 ед./сут;

– на дорогах I-в категории с числом полос движения шесть и более – с автомобильными дорогами всех категорий;

– на дорогах II и III категорий – между собой при суммарной расчетной интенсивности движения более 12000 ед./сут.

Транспортные развязки должны проектироваться без пересечений потоков на главных дорогах.

Для обеспечения обзора пересечения водителям автомобилей, двигающихся по второстепенной дороге, угол пересечения, отсчитываемый против часовой стрелки от главной дороги к второстепенной, в пределах расстояния видимости для остановки должен составлять от 50 до 100º.

При пересечении автомобильной и железной дорог в одном уровне контрольная отметка проектной линии принимается равной отметке головки рельса. Автомобильная дорога на протяжении не менее 2 м от крайнего рельса должна иметь в продольном профиле горизонтальную площадку или вертикальную кривую большого радиуса. Подходы автомобильной дороги к пересечению на протяжении 50 м следует проектировать с продольным уклоном не более 30 ‰.

При пересечении водотоков устраивают искусственные сооружения. Малые искусственные сооружения – это водопропускные трубы и мосты длиной до 25 м, средние – мосты длиной от 25 до 100 м.

В данном проекте отверстия водопропускных труб назначают конструктивно. Трубы устанавливают на суходолах или небольших ручьях. Типовые трубы бывают круглые одноочковые, круглые многоочковые и прямоугольные. Отверстия круглых труб: 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4 м; прямоугольных: 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 м. Круглые трубы с отверстием 0,5; 0,6 устанавливают на съездах и переездах; трубы с диаметром отверстия 1,0 м при высоте насыпи до 4,5 м, а с диаметром до 1,6 м – до 7 м. Прямоугольные трубы применяют при высоте насыпи до 20 м. При установке труб на ручьях отверстие их должно быть не менее 1,2 м.

Контрольная отметка над трубами при безнапорном режиме протекания вычисляется по формуле

Н_к = Н_з +d +t + 0,5,

где Н_з – отметка поверхности земли, м;

d – внутренний диаметр круглой трубы или высота прямоугольной, м;

t – толщина стенки трубы (в курсовом проекте можно принять 0,10 м).

Мосты проектируют на постоянных водотоках. Для мостов через несудоходные реки контрольная отметка

Н_К = РУВВ +Z +C,

где РУВВ – расчетный уровень высокой воды, можно принять условно на 1–2 м выше отметки бровки русла;

Z – расстояние от РУВВ до низа пролетного строения, Z = 0,5–1,5 м;

С – высота пролетного строения.

Проектирование продольного профиля состоит в нанесении проектной линии и вычислении проектных и рабочих отметок. Отметки проектной линии для вновь проектируемых дорог относятся к бровке земляного полотна, а при проектировании реконструкции дорог и городских дорог – к оси дороги.

На продольный профиль можно наносить проектную линию по обертывающей и по секущей. Проектирование по обертывающей чаще всего применяют для равнинной и слабопересеченной местности; проектируемую линию наносят, следуя основным изгибам поверхности земли, с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок и уклонов не выше максимально допустимого для дороги данной категории. По возможности следует избегать в продольном профиле частых переломов проектных линий, т.е. не проектировать пилообразный профиль. Не рекомендуется устраивать длинные горизонтальные участки на нулевых местах и при низких насыпях.

В условиях холмистого, сильнопересеченного рельефа проектную линию наносят по секущей с примерным балансом земляных масс для смежных участков насыпей и выемок. (При оценке на глаз площадь участка выемки должна быть примерно на 25–30 ‰ меньше площади чередующейся насыпи). Для обеспечения водоотвода проектную линию в выемке наносят с уклоном не менее 5 ‰, проектирование горизонтальных участков в выемке не допускается. При этом следует избегать мелких выемок большой протяженности. Такие выемки обычно сырые и снегозаносимые. Иногда приходится ограничивать глубину выемок по гидрогеологическим условиям, чтобы обеспечить нормируемое возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод.

Проектная линия продольного профиля состоит из прямолинейных участков и вертикальных кривых. Согласно [2] вертикальные кривые должны вписываться в местах переломов проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклонов смежных линий 2 ‰ и более на дорогах I и II категорий, 5 ‰ и более на дорогах III, IV категорий и 20 ‰ и более на дорогах IV и V категорий с переходными и низшими типами покрытия. Уклоны на подъемах считают со знаком «плюс», а на спусках – со знаком «минус». При разноименных уклонах смежных линий алгебраическая разность равна сумме смежных уклонов, а при одноименных уклонах – разности смежных уклонов.

Для повышения плавности движения радиусы вертикальных кривых нужно принимать возможно большими.

В настоящее время распространен метод проектирования продольного профиля вертикальными кривыми, сопрягающимися непосредственно друг с другом или при помощи прямых вставок.

При построении проектной линии методом вертикальных кривых на точно вычерченный профиль местности накладывают прозрачные шаблоны вертикальных кривых разных радиусов, выполненных в масштабах продольного профиля (приложение А). По краю шаблона нанесены штрихи с указанием уклонов в тысячных. На шаблонах имеются также горизонтальные и вертикальные линии для правильного их ориентирования при работе на миллиметровой бумаге. Участки проектной линии в виде прямых удобно намечать с помощью треугольника уклонов, лучи которого имеют различные уклоны от 10 до 100 ‰.

Проектную линию наносят в определенной последовательности:

– намечают отметки начала и конца проектируемого участка из условия сопряжения с соседними участками;

– на продольный профиль поверхности земли наносят контрольные точки;

– по шаблонам вписывают вертикальные кривые в зонах путепроводов, при этом шаблон располагают так, чтобы вершина выпуклой кривой размещалась над путепроводом, если профиль земли примерно горизонтален, или смещалась вверх на величину i R на уклоне i;

– выделяют выпуклые участки профиля и по шаблонам наносят проектную линию в виде выпуклой кривой на высоте руководящей рабочей отметки по методу обертывающей или по методу секущей (с устройством выемки), если нормативы при проектировании по обертывающей не выдерживаются;

– вписывают по шаблонам проектную линию на вогнутых участках с учетом контрольных точек у труб и мостов и сопряжения с соседними участками;

– сопрягают соседние кривые прямыми вставками, касательными к кривым, или круговыми кривыми, отмечая уклоны и места сопряжения в соответствующей графе сетки профиля;

– обозначают элементы проектной линии в графе «Уклон и вертикальная кривая» продольного профиля; оформление элементов проектной линии показано на рисунке 5.1 и в приложении В.

При построении проектной линии нужно избегать резких переломов профиля от одних уклонов к другим, а также применения кривых малого радиуса между длинными прямыми и коротких прямых вставок между смежными кривыми большого протяжения, применения кривых малых радиусов в конце затяжных спусков.

Построение проектной линии начинают с трудных участков. Такими являются участки с контрольными точками, с пересеченным рельефом. Если их на трассе несколько, то следует начинать с участка, расположенного ближе к середине трассы.

Рисунок 5.1 – Обозначение вертикальных кривых продольного профиля

После графического построения проектной линии продольного профиля вычисляют проектные отметки для всех пикетов и плюсовых точек, в том числе и для главных точек горизонтальных и вертикальных кривых. Проектные отметки точек на прямых вычисляют по формуле

Н_П = Н_ПР + id,

где Н_ПР − известная проектная отметка предыдущей точки;

i − проектный уклон;

d − горизонтальное расстояние между точкой, в которой определяется отметка, и предыдущей точкой.

Проектные отметки точек вертикальных кривых определяют в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2. При известной отметке начала вертикальной кривой Н_НК находят отметку вершины кривой Н_ВК:

Н_ВК = Н_НК ± h ,

знак «+» принимают при выпуклых кривых, знак «−» при вогнутых.

Расстояние от начала вертикальной кривой НК (точки сопряжения кривой с прямой уклона i) до ее вершины определяют следующим образом:

l = i × R.

Рисунок 5.2 – Схема к определению отметок точек вертикальной кривой

Зная отметку вершины кривой Н_ВК, можно определить отметку любой точки кривой (пикета, плюсовой точки), отстоящей от вершины на расстоянии l_n:

Н_n = Н_ВК ± h_n, ,

знак «+» соответствует вогнутым кривым, знак «−» − выпуклым.

Расстояние l_n от точки n до вершины кривой определяют как разность пикетажа вершины кривой и точки n.

Отметки точек вертикальной кривой можно вычислить с использованием таблиц [7], частично они приведены в приложении Б.

Если вертикальная кривая представлена только частью восходящей или нисходящей ветви кривой и не имеет вершины, то расчет расстояний l_n и отметок Н_n ведут, как указано выше, только относительно мнимого положения вершины.

Вычисленные проектные отметки записывают в продольный профиль в графу «Отметка бровки земляного полотна». По этим отметкам наносят точки на продольный профиль. Если обнаруживается отклонение рассчитанной проектной линии от построенной графически, то в последнюю вносят исправления.

Рабочие отметки вычисляют как разность проектных отметок и отметок земли. На участках перехода насыпи в выемку вычисляют положение точек нулевых работ.

Для участков проектной линии, расположенной на вертикальной кривой (рисунок 5.3),

где R – радиус выпуклой или вогнутой кривой;

j – уклон поверхности местности;

h – высота от горизонтали до поверхности земли;

l – расстояние от вершины до искомой точки.

Рисунок 5.3 – Схема определения точки перехода из насыпи в выемку на кривой

Для обеспечения плавности запроектированной дороги должны соблюдаться рациональные сочетания элементов плана и продольного профиля. Кривые в плане и продольном профиле, как правило, следует совмещать. При этом кривые в плане должны быть на 100–150 м длиннее кривых в продольном профиле, а смещение вершин кривых должно быть не более ¼ длины меньшей из них. Следует избегать сопряжений концов кривых в плане с началом кривых в продольном профиле. Расстояние между ними должно быть не менее 150 м. Если кривая в плане расположена в конце спуска длиной свыше 500 м и с уклоном более 30 ‰, радиус ее должен быть увеличен не менее чем в 1,5 раза по сравнению с предельно допустимой нормой, с совмещением кривой в плане и вогнутой кривой в продольном профиле в конце спуска. При необходимости в продольный профиль и план трассы вносят изменения.

Продольный профиль должен быть вычерчен на миллиметровой бумаге в соответствии с ГОСТ 21.511-83.

В пояснительной записке следует дать описание проектной линии. При этом указать принятые методы нанесения проектной линии по участкам трассы; положение проектной линии относительно контрольных точек; обоснование проектируемых высоких насыпей и глубоких выемок; обоснование принятых радиусов вертикальных кривых; обеспеченность водоотвода в продольном профиле.

Проектирование кюветов

Кюветы или боковые канавы устраивают в выемках, нулевых местах, на участках низких насыпей, высота которых меньше глубины кювета.

Глубина кювета назначается в зависимости от вида грунта и конструкции дорожной одежды. Кюветы следует устраивать в выемках и у малых насыпей для сбора и отвода воды, стекающей с поверхности земляного полотна, а также для приема воды, поступающей из дренажных устройств дорожной одежды. Глубину кювета следует назначать на 0,1–0,2 м ниже устья дренажных устройств или низа дренирующего слоя дорожной одежды в точке выхода его на откос. При отсутствии дренажа глубина кювета, считая от бровки земляного полотна, в зависимости от вида грунтов должна составлять, в метрах, не менее:

– 0,3 – в непылеватых песках;

– 0,6 – в непылеватых супесях;

– 0,8 – в суглинках и глинах;

– 0,9 – в пылеватых грунтах.

Дно кювета должно иметь продольный уклон не менее 5 ‰, а в исключительных случаях – не менее 3 ‰.

Проектирование кюветов предусматривает проектирование продольного профиля дна кюветов и назначение укрепления кюветов.

При проектировании продольного профиля дна кюветов возможны различные случаи.

При устройстве кюветов в выемках на прямых участках проектного профиля с уклоном не менее 5 ‰ дно кювета располагают параллельно проектной линии, ниже ее, на глубину кювета h_k . Начало и конец кювета определяют исходя из величин рабочих отметок насыпи h_н и выемки h_в, расположенных слева и справа от нулевой точки (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1–Схема к определению начала (конца)кювета выемки

Следовательно, начало кювета расположено на расстоянии x от предыдущего пикета.

В графах продольного профиля для кюветов «Длина. Уклон» обозначают вертикальными линиями начало и конец кювета, указывая слева от них расстояния от предыдущих пикетов (таблица Б.1).

При устройстве кюветов при низких насыпях на прямых участках проектного профиля дно кювета располагают параллельно проектной линии или с другим уклоном, но не 5 ‰. Начало и конец кювета определяют аналогично нахождению положения точки нулевых работ (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2–Схема к определению начала (конца)кювета насыпи

где h₁ = H_k1 – H_З1 ;

h₂ = H_З2 – H_k2,

H_З1; H_З2 – отметки поверхности земли соответственно в точке 1 и точке 2;

H_k1 ; H_k2 – отметки дна кювета соответственно для точек 1 и 2 (для точки 1 отметка дна кювета является условной).

H _k1 = H_kA – i_k · x ;

H_k2 = H_kA + i_k (l - x),

где H_kA – отметка дна кювета в точке А;

i_k – уклон дна кювета.

Точку А выбирают таким образом, чтобы кювет был запроектирован на всем необходимом протяжении и не было излишнего заглубления. На схеме, приведенной на рисунке 6.2, точка А взята в начале кювета. При таком ее расположении отметка

H_kА = H_пр1 + i_пр x – h_k,

где H_пр1 – проектная отметка профиля в точке 1;

i_пр – уклон проектной линии.

На участках проектного профиля с уклонами менее 5 ‰ кюветы проектируют с минимальным уклоном, равным 5 ‰. Такие участки могут быть у вершин выпуклых кривых при устройстве выемок и низких насыпей и на прямых участках при низких насыпях.

Проектирование продольного профиля дна кювета на участках выпуклых кривых выполняют следующим образом (рисунок 6.3):

- под вершиной выпуклой кривой, ниже ее на глубину кювета h_k, намечают водораздельную точку А;

- вычисляют отметки дна кювета справа и слева от этой точки на участках длиной l = 2i_k R;

- за пределами этих участков кювет проектируют параллельно бровке земляного полотна до выхода на поверхность земли;

- определяют начало и конец кювета в точках пересечения линий дна кювета и поверхности земли.

В продольный профиль выписывают отметки дна кювета, его длину и уклон (см. таблицу Б.1).

Для предотвращения размыва дно и откосы кювета укрепляют. Типы укреплений назначают по величине продольного уклона дна кювета с учетом скорости течения воды. При уклонах от 10 до 30 ‰ откосы и дно кюветов укрепляют засевом трав, одерновкой плашмя; при больших из этих значений уклонов дно укрепляют гравием, щебнем, грунтом, обработанным органическими вяжущими.

При уклонах от 30 до 50 ‰ откосы и дно кюветов укрепляют мощением на щебне камнем, облицовкой плитами размером 40х40х12 см, укладываемыми на гравий или щебень крупностью 25 мм и толщиной слоя 10−12 см.. Если кюветы облицовывают плитами при меньших уклонах (15−20 ‰), то их укладывают непосредственно на грунт.

При уклонах более 50 ‰ устраивают бетонные быстротоки прямоугольного сечения или бетонные перепады.

В продольном профиле отмечают типы принятых укреплений и их границы.

Рисунок 6.3–Схема проектирования кювета на участке выпуклой кривой

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: